Цилиндрический линейный индукционный насос

 

ОП САН Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социапистическмх

Республик о 6981()5

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 120678 (21) 2626434/24-25 с присоединением заявки Hо (23) Приоритет (51)М. Кл.

Н 02 N 4/20

Гоеударстиеииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 5З8. 4 (088. 8}

Опубликовано151179, Бюллетень Но 42

Дата опубликования описания 18.11.79 (72) Авторы изобретекия

A.Ï1. Андреев, В.В. Иванов и И.Р, Кириллов (71) Заявитель (5 4} ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ

HA COC

Изобретение относится к области магнитогидродинамической техники (МГД-техники), в частности к усовершенствонанию электромагнитных индукционных насосов для перекачинания токопронодящих сред. Оно может быть использовано для перекачинания токопроводящих сред в ядерной энергетике, например в жидкометаллических контурах атомных электростанций с реакторами на быстрых нейтронах, в исследонательских стендах.

Известна конструкция цилиндричес-. кого линейного индукционного насоса (1), основными узлами которого явля-15 ются цилиндрический прямоточный канал, индуктор с обмоткой возбуждения в виде дисковых катушек, охватывающих канал, и внутренний ферромагнитный- сердечник. Обмотка возбуждения создает s канале бегущее вдоль оси магнитное поле, взаимодействие которого с индуктированными s электропроводящей среде токами создает . электромагнитную силу, обеспечивающую перемещение среды по каналу, Подобные устройства нашли широкое применение в ядерной энергетике, металлургии, химической промышленности и особенно эффективны при перекачивании больших расходов (сотни-тысячи кубических метров в час} электропроводяших сред.

Однако в таких насосах невозможна замена обмотки возбуждения в случае выхода ее из строя без демонтажа насоса иэ жидкометаллического контура.

В это же время обмотка насоса является наиболее ненадежным элементом, определяющим ресурс работы насоса.

Известен цилиндрический линейный индукционный насос, содержащий коаксиальные наружный прямой и внутренний обратный каналы, наружный индуктор с трехфазной обмоткой и ферромагнитный сердечник, расположенный между каналами (2}.

В этом устройстве электромагнитный напор создается в наружном цилиндрическом канале, на выходе из которого поток жидкого металла разворачивается.на 180 и через внутреннюю трубу направляется к выходному патрубку,находящемуся с той же стороны насоса, что и входной патрубск.Данная конструкция позволяет производить демон таж и монтаж индуктора с обмоткой без разгерметизации контура и существенно повысить ресурс работы насo698105 са эа счет замены (ремонта) индуктора с обмоткой.

Основным недостатком данного устройства, особенно при напорах P )

) 5 кг/см, является его большая дли на .

В насосах подобного типа с обмоткой возбуждения, расположенной с одной стороны канала, напор, создаваемый одним метром его длины, составляет х 1 кг/см, Это связано с невозможностью получения высоких значений линейной токовой нагрузки обмотки ввиду трудности ее охлаждения,невозможностью в большинстве случаев использовать непосредственное водяное охлаждение, а также с влиянием различного рода краевых эффектов и неоднородности распределения скорости по сечению канала, снижающих развиваемый напор. При напорах 810 кг/GM, являющихся, например, типичными в насосах для быстрых ядерных реакторов их длина составляет

8-10 м.

Недостатком. данного устройства является такх<е наличие в канале помимо бегущего магнитного поля пульсирующих составляющих поля, вызванных конечностью длины индуктора с обмоткой и ухудшающих характеристики насоса из-за дополнительных потерь мощности.

Целью изобретения является уменьшение длины насоса при заданном напоре и увеличение его КПД путем уменьшения пульсирующего магнитного З5 поля.

Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве обратный канал выполнен кольцевым и снабжен внутренним индуктором, причем порядок 40 чередования фаз обмоток внутреннего и наружного индукторов взаимно обратный фазы, симметричные. относительно середины индукторов, являются одноименными, а сердечник — общим для магнитных систем обоих индукторов, На чертеже изображен продольный разрез насоса с индукторами длиной в два полюсных деления. 50

Насос содерх<ит наружный индуктор

1 с обмоткой 2, внутренний индуктор

3 с обмоткой 4, наружный 5 и внутренний б каналы, ферромагнитный сердечник 7, 55

Наружный и внутренний кольцевые каналы объединены с одной стороны переходником, являющимся частью тора, à е Другой соединены с входным и выходным патрубками. Фаза С-Z обмотки внутреннего индуктора, распо- 60 ложенная симметрично относительно середины индуктора, одноименна фазе наружного индуктора, симметрич но расчолох<енной относительно его середины, Порядок чередования фаз обмотки, 65 внутреннего индуктора (начиная от счет, например, от фазы С в положительном направлении оси ОХ) СХВЕАУ взаимно обратен порядку чередования фаз обмотки наружного индуктора

СУАЕВХ.

Насос работает следующим образом.

Нарух<ный и внутренний индукторы создают в соответствующих каналах магнитные по 7я<бегущие во взаимно противоположных направлениях ° Например, поле наружного индуктора — в полох<ительном направлении оси О-Х, внутреннего — в отрицательном (или наоборот). Взаимодействие индуктированных в кольцевых каналах токов с соответствующими магнитными полями создает электромагнитный напор, который суммируется в двух каналах по ходу движения электропроводной среды.

В результате при заданном напоре длина электромагнитного насоса может быть уменьшена примерно в два раза.

Магнитные поля двух индукторов замыкаются по общему сердечнику 7.

В силу конечных длин индукторов с обмотками в канаЛах помимо бегущих магнитных полей возникают пульсирую щие составляющие магнитного поля.0сновная пульсирующая составляющая изменяется во времени синфазно с йэменением тока в фазе, симметричной относительно середины индуктора, и направлена так, как показано стрелками на чертеже. Амплитуда этого поля в первом приближении прямо пропорциональна магнитной проводимости шунтирующих участков магнитной цепи.

Для одного индуктора это эона ограничения линией а-<х-чи торцами индуктора на чертеже, Для двух индукторов при наличии общего сердечника потоки от пульсирующего поля в нем взаимно уничтожаются, а шунтирующие потоки замыкаются по пути, заключенному между линиями b-b-b и С-С-С на чертеже при этом магнитная проводимость их существенно уменьшается.

Формула изобретения

Цилиндрический линейный индукционный насос, содержащий коаксиальные наружный прямой и внутренний обратный каналы, наружный индуктор с трехфазной обмоткой и ферромагнитный сердечник, расположенный между каналами, отличающийся тем, что, с целью уменьшения длины насоса при заданном напоре и увеличения КПД пу-. тем уменьшения пульсирующего магнитного поля, обратный канал выполнен к зльцевым и снабжен внутренним индуктором, причем порядок чередования фаз обмоток внутреннего и наружного

698105

Составитель В. Кирсанов

Н. Стец

Ре акта И бина Тех е М, Петко Ко екто

Заказ 6941/38 Тираж 857

ДНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб 5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (индукторов взаимно обратный, фазы симметричные относительно середины индукторов, являются одноименными, а сердечник — общим для магнитных систем двоих индукторов, Источники информации, принятые,:во внимание при экспертизе

1. Патент ClilA | 2920271 кл. 103-1 < апублик. 1953 °

2, Патент Великобритании 9 880316, кл. 35 А, опублик. 1961 (прототип),